視網(wǎng)膜退化中的休眠視錐細(xì)胞可能會保留視覺功能

新的加州大學(xué)洛杉磯分校 ( UCLA ) 小鼠研究表明，退化視網(wǎng)膜中的“休眠”視錐細(xì)胞根本沒有休眠，而是繼續(xù)發(fā)揮作用，產(chǎn)生對光的反應(yīng)并驅(qū)動視網(wǎng)膜活動以促進(jìn)視覺。

視網(wǎng)膜中產(chǎn)生視覺體驗的細(xì)胞是視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞。視桿細(xì)胞在昏暗的光線下活躍，視錐細(xì)胞在白天活躍。導(dǎo)致視桿細(xì)胞死亡的突變會引發(fā)大多數(shù)遺傳性視網(wǎng)膜變性。在幾乎所有的視桿細(xì)胞死亡后，視錐細(xì)胞仍能存活，但它們會縮回細(xì)胞的關(guān)鍵部分并呈現(xiàn)“休眠狀態(tài)”。

但是，雖然過去的文獻(xiàn)表明休眠細(xì)胞沒有功能，并且早期對它們進(jìn)行記錄的嘗試表明沒有光驅(qū)動的活動，但這項新研究首次表明這些細(xì)胞仍然具有活力。此外，從視網(wǎng)膜記錄的下游信號表明視覺處理并沒有像預(yù)期的那樣受到損害。作者說，他們的發(fā)現(xiàn)表明，保護(hù)這些細(xì)胞或增強其敏感性的治療干預(yù)能夠保持幾乎正常的白天視力。

“雖然視錐細(xì)胞的敏感性比正常情況低 100-1000 倍，但我們驚訝地發(fā)現(xiàn)投射到大腦的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的敏感性下降要小得多，”資深作者 Alapakkam Sampath 說，加州大學(xué)洛杉磯分校 Jules Stein 眼科研究所的 Grace 和 Walter Lantz 捐贈的眼科主席以及加州大學(xué)洛杉磯分校大衛(wèi)格芬醫(yī)學(xué)院的教授。“似乎視網(wǎng)膜內(nèi)部的適應(yīng)機制可能試圖將敏感性差異降至最低，以保持神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中的強大信號——這與我們對大腦的了解是一致的。對損傷和疾病做出反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)機制通常會掩蓋缺陷。這就是為什么在缺陷變得非常嚴(yán)重之前很難發(fā)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)問題。”

該研究最近發(fā)表在同行評審期刊《當(dāng)代生物學(xué)》上。

“雖然視錐細(xì)胞的敏感性比正常水平低 100-1000 倍，但我們驚訝地發(fā)現(xiàn)投射到大腦的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的敏感性下降要小得多，”資深作者 Alapakkam Sampath 說。圖片來源：米蘭達(dá)·斯卡拉布里諾

研究人員檢查了視桿細(xì)胞退化后小鼠視錐細(xì)胞的膜特性。膜片鉗記錄方法是一種實驗室技術(shù)，用于研究活細(xì)胞中的電流，同時控制細(xì)胞的膜電位或膜電壓。這些單細(xì)胞記錄可以確定細(xì)胞活動的關(guān)鍵特征，包括特定膜電流的存在、細(xì)胞是否有光反應(yīng)，以及它們是否可能連接到視網(wǎng)膜中的下游神經(jīng)元。此外，研究人員使用多電極陣列記錄來建立所有視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的活動，并且可以顯示神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對空間位置隨時間變化的視覺刺激做出反應(yīng)的能力。

這些記錄表明，視桿細(xì)胞大部分退化的視網(wǎng)膜中剩余的視錐細(xì)胞仍然具有功能。盡管負(fù)責(zé)產(chǎn)生光響應(yīng)(或光轉(zhuǎn)導(dǎo))以及與下游細(xì)胞的突觸連接的解剖學(xué)特化缺失，但這些功能的敏感性仍然低于正常水平。這些細(xì)胞仍然顯示出正常視錐細(xì)胞的許多特征，包括類似的靜息膜電位、正常的突觸 Ca2+ 電流和光反應(yīng)，盡管它們不再具有傳統(tǒng)上認(rèn)為需要光反應(yīng)的細(xì)胞部分。此外，神經(jīng)節(jié)細(xì)胞保留了以相似的空間和時間敏感性對視覺刺激作出反應(yīng)的能力。

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